離心式壓縮機

科學知識 9547 462 2016-08-07

離心式壓縮機中氣壓的提高,是靠葉輪旋轉、擴壓器擴壓而實現的。根據排氣壓力的高低,可將其分為三類:離心通風機,風壓在10-15kPa范圍或小于此值;離心鼓風機,風壓在15~350kPa范圍;離心壓縮機,風壓在350kPa以上。

基本信息

  • 中文名稱

    離心式壓縮機

  • 外文名稱

    centrifugal compressor

  • 功能

    空氣壓縮

  • 主要結構

    轉動部分、固定部分、輔助部分

  • 種類

    水平剖分型、筒型、多軸型

  • 產生時間

    20世紀初期

目錄
1簡介
2應用
3工作原理
4優點
5缺點
6注意事項
7密封形式
8區別其它
9

故障解決

簡介

離心式壓縮機 centrifugal compressor

葉輪對氣體作功使氣體的壓力和速度升高,完成氣體的運輸,氣體沿徑向流過葉輪的壓縮機。

又稱透平式壓縮機:主要用來壓縮氣體,主要由轉子和定子兩部分組成:轉子包括葉輪和軸,葉輪上有葉片、平衡盤和一部分軸封;定子的主體是氣缸,還有擴壓器、彎道、回流器、迸氣管、排氣管等裝置。

離心式壓縮機的工作原理是:當葉輪高速旋轉時,氣體隨著旋轉,在離心力作用下,氣體被甩到后面的擴壓器中去,而在葉輪處形成真空地帶,這時外界的新鮮氣體進入葉輪。葉輪不斷旋轉,氣體不斷地吸入并甩出,從而保持了氣體的連續流動。與往復式壓縮機比較,離心式壓縮機具有下述優點:結構緊湊,尺寸小,重量輕;排氣連續、均勻,不需要中間罐等裝置;振動小,易損件少,不需要龐大而笨重的基礎件;除軸承外,機器內部不需潤滑,省油,且不污染被壓縮的氣體;轉速高;維修量小,調節方便。

應用

離心式壓縮機是一種葉片旋轉式壓縮機(即透平式壓縮機)。在離心式壓縮機中,高離心式壓縮機結構圖離心式壓縮機結構圖速旋轉的葉輪給予氣體的離心力作用,以及在擴壓通道中給予氣體的擴壓作用,使氣體壓力得到提高。早期,由于這種壓縮機只適于低,中壓力、大流量的場合,而不為人們所注意。由于化學工業的發展,各種大型化工廠,煉油廠的建立,離心式壓縮機就成為壓縮和輸送化工生產中各種氣體的關鍵機器,而占有極其重要的地位。隨著氣體動力學研究的成就使離心壓縮機的效率不斷提高,又由于高壓密封,小流量窄葉輪的加工,多油楔軸承等技術關鍵的研制成功,解決了離心壓縮機向高壓力,寬流量范圍發展的一系列問題,使離心式壓縮機的應用范圍大為擴展,以致在很多場合可取代往復壓縮機,而大大地擴大了應用范圍。工業用高壓離心壓縮機的壓力有(150~350)×105Pa的,海上油田注氣用的離心壓縮機壓力有高達700×105Pa的。作為高爐鼓風用的離心式鼓風機的流量有大至7000m3/min,功率大的有52900KW的,轉速一般在10000r/min以上。

有些化工基礎原料,如丙烯、乙烯、丁二烯、苯等,可加工成塑料、纖維、橡膠等重要化工產品。在生產這種基礎原料的石油化工廠中,離心式壓縮機也占有重要地位,是關鍵設備之一。除此之外,其他如石油精煉,制冷等行業中,離心式壓縮機也是極為關鍵的設備。

工作原理

離心式壓縮機用于壓縮氣體的主要部件是高速旋轉的葉輪和通流面積逐漸增加的擴壓器。簡而言之,離心式壓縮離心式壓縮機離心式壓縮機機的工作原理是通過葉輪對氣體作功,在葉輪和擴壓器的流道內,利用離心升壓作用和降速擴壓作用,將機械能轉換為氣體的壓力能的。

更通俗地說,氣體在流過離心式壓縮機的葉輪時,高速運轉的葉輪使氣體在離心力的作用下,一方面壓力有所提高,另一方面速度也極大增加,即離心式壓縮機通過葉輪首先將原動機的機械能轉變為氣體的靜壓能和動能。此后,氣體在流經擴壓器的通道時,流道截面逐漸增大,前面的氣體分子流速降低,后面的氣體分子不斷涌流向前,使氣體的絕大部分動能又轉變為靜壓能,也就是進一步起到增壓的作用。顯然,葉輪對氣體做功是氣體得以升高壓力的根本原因,而葉輪在單位時間內對單位質量氣體作功的多少是與葉輪外緣的圓周速度密切相關的,圓周速度越大,葉輪對氣體所作的功就越大。

優點

離心式壓縮機之所以能獲得這樣廣泛的應用,主要是比活塞式壓縮機有以下一些優點。

1、離心式壓縮機的氣量大,結構簡單緊湊,重量輕,機組尺寸小,占地面積小。

2、運轉平衡,操作可靠,運轉率高,摩擦件少,因之備件需用量少,維護費用及人員少。

3、在化工流程中,離心式壓縮機對化工介質可以做到絕對無油的壓縮過程。

4、離心式壓縮機為一種回轉運動的機器,它適宜于工業汽輪機或燃汽輪機直接拖動。對一般大型化工廠,常用副產蒸汽驅動工業汽輪機作動力,為熱能綜合利用提供了可能。但是,離心式壓縮機也還存在一些缺點。

缺點

1、離心式壓縮機還不適用于氣量太小及壓比過高的場合。

2、離心式壓縮機的穩定工況區較窄,其氣量調節雖較方便,但經濟性較差。

3、離心式壓縮機效率一般比活塞式壓縮機低。

我國在五十年代已能制造離心式壓縮機,從七十年代初開始又以石油化工廠,大型化肥廠為主,引進了一系列高性能的中、高壓力的離心式壓縮機,取得了豐富的使用經驗,并在對引進技術進行消化、吸收的基礎上大大增強了自己的研究、設計和制造能力。

注意事項

啟動前

啟動前,首先做好以下準備工作:

檢查機組是否具備啟動條件(包括檢查上次停車的原因及檢修情況;檢查機組周圍是否有障礙物;啟動的工具、聽針、記錄表等是否已準備好)

檢查電機、電氣、儀表、燈光信號是否正常,特別是事故連鎖系統是否能正確動作(包括斷水、油壓低、軸向位移等項);

鬠油潤滑系統是否正常(油箱油位、油箱底部有無積水、輔助油泵及油路正常);

冷卻系統及冷卻水情況(水壓、水溫、閥門是否靈活等)

Р種閥門是否靈活好用,是否能按照要求關閉和打開;

啟動前要進行盤車,檢查轉動部件是否靈活,軸位指示器有無變化。

啟動后

機組各部分是否有異常聲響,以及振動是否超過允許值;

檢查各軸承的油溫上升速度。若軸承溫升太快,接近最高允許值時應立即停車。同時還應注意油冷卻器出口溫度,倘若上升到允許范圍35~~40℃,應切斷油加熱系統,并慢慢打開油冷卻器進口閥;

調整各冷卻器進口水量,使冷卻器后介質溫度不超過允許值;

根據空分操作要求,調整壓縮機的排出壓力;

在膨脹機啟動后,密切觀察壓縮機排出壓力與進口流量變化情況,防止發生喘振

密封形式

在離心式壓縮機中,為了減少壓縮機轉子與固定元件之間的間隙漏氣,必須有密封。密封按其位置可分為四種:輪蓋密封、級間密封、平衡盤密封和(前、后)軸封。密封的形式通常采用梳齒式的迷宮密封,此外尚可采用石墨環密封、固定套筒液膜密封、浮動環密封以及機械密封等。

迷宮密封的工作原理:當氣流通過梳齒形密封片的間隙時,氣流近似經歷了一個理想的節流過程,其壓力和溫度都下降,而速度增加。當氣流從間隙進入密封片間的空腔時,由于截面積的突然擴大,氣流形成很強的旋渦,從而使速度幾乎完全消失,溫度有回復到密封片前的數值,而壓力卻不能再恢復,保持等于通過節流間隙時的壓力不變。氣流經過隨后的每一個密封片間隙和空腔,氣流的變化重復上述過程。所不同的是由于氣流質量體積逐漸增加,在通過間隙時的氣流速度和壓力降越來越大。由此可見,當氣流通過整個迷宮密封時,壓力是逐漸下降的,最后趨近于背壓,從而起到密封作用。

區別其它

1 構造不一樣

離:主要由轉子和定子兩大部分組成

螺:雙轉子、機體、主軸承、軸封、平衡活塞及能量調節裝置。

2 工作原理不一樣

離:氣體進入離心式壓縮機的葉輪后,在葉輪葉片的作用下,一邊跟著葉輪作高速旋轉,一邊在旋轉離心力的作用下向葉輪出口流動,并受到葉輪的擴壓作用,其壓力能和動能均得到提高,氣體進入擴壓器后,動能又進一步轉化為壓力能,氣體再通過彎道、回流器流入下一級葉輪進一步壓縮,從而使氣體壓力達到工藝所需的要求

螺:噴油單級雙螺桿壓縮機,采用高效帶輪(或軸器)傳動,帶動主機轉動進行空氣壓縮,通過噴油對主機壓縮腔進行冷卻和潤滑,壓縮腔排出的空氣和油混合氣體經過粗、精兩道分離,將壓縮空氣中的油分離出來,最后得到潔凈的壓縮空氣。

故障解決

軸承溫度升高

離心式壓縮機軸承工作溫度一般在45~50℃,最高溫度不應超過65℃。一般規定65℃為報警溫度,75℃為連鎖停離心式壓縮機離心式壓縮機機溫度。造成軸承溫度過高的原因有:

⑴軸瓦與軸頸間隙過小,應進行刮瓦,調整間隙;

⑵軸承潤滑油進口節流圈孔徑小,進油量不足,應適當加大節流圈孔徑;

⑶ 進油溫度太高。應調節油冷卻器的冷卻水量;

⑷ 油內混有水分或臟污、變質,影響潤滑效果。應檢查油冷卻器,消除漏水故障或更換新油;

⑸ 臟物進入軸承,磨壞軸瓦。應清洗軸承和潤滑油管路,并刮研軸襯;

⑹ 軸瓦破損,應重新澆鑄軸瓦。

什么叫“喘振“

喘振是透平壓縮機在流量減少到一定程度時所發生的一種非正常工況下的振動。離心式壓縮機是透平壓縮機的一種形式,喘振對于離心式壓縮機有著很嚴重的危害。

離心式壓縮機發生喘振時,典型現象有:

壓縮機的出口壓力最初先升高,繼而急劇下降,并呈周期性大波動;

壓縮機的流量急劇下降,并大幅波動,嚴重時甚至出現空氣倒灌至吸氣管道;

拖動壓縮機的電機的電流和功率表指示出現不穩定,大幅波動;

機器產生強烈的振動,同時發出異常的氣流噪聲。

影響排氣量因素

影響離心式壓縮機排氣量的因素很多,除與設計、制造、安裝有關外,在壓縮機運行中能夠影響排氣量的因素主要有:

1、空氣濾清器堵塞或阻力增加,引起壓縮機吸入壓力降低。在出口壓力不變時,使壓縮機壓比增加。根據壓縮機性能曲線,當壓比增加時,排氣量減少;

2、空分設備管路堵塞,阻力增加或閥門故障,引起壓縮機吸入壓力升高。在吸入壓力不變的情況下,壓比增加,造成排氣量減少;

3、壓縮機中間冷卻器阻塞或阻力增大,引起排氣量減少。不過,不同位置的阻塞,情況還有所區別:如果冷卻器氣側阻力增加,就只增加機器內部阻力,使壓縮機效率下降,排氣量減少;如果是水側阻力增加,則循環冷卻水量減少,使氣體冷卻不好,從而影響下一級吸入,使壓縮機的排氣量減少;

4、密封不好,造成氣體泄漏。包括:

1、內漏,即級間竄氣。使壓縮過的氣體倒回,在進行第二次壓縮。它將影響各級的工況,使低壓級壓比增加,高壓級壓比下降,使整個壓縮機偏離設計工況,排氣量下降

2、外漏,即從軸端密封處向機殼外漏氣。吸入量雖然不變,但壓縮后的氣體漏掉一部分,自然造成排氣量減少;

5、冷卻器泄漏。如果一級泄漏,因水側壓力高于氣側壓力,冷卻水將進入氣側通道,并進一步被氣流夾帶進入葉輪及擴壓器。經一定時間后造成結垢、堵塞,使空氣流量減少。如果二、三級冷卻器泄漏,因氣側壓力高于水側,壓縮空氣將漏入冷卻水中跑掉,使排氣量減少;

6、電網的頻率或電壓下降,引起電機和壓縮機轉速下降,排氣量減少;

7、任一級吸氣溫度升高,氣體密度減小,也都會造成吸氣量減少。

密封漏氣

輪蓋密封與級間密封處的泄漏均屬于內泄漏。嚴重的內泄漏會使壓縮機能量損失增加,級效率及壓縮機效率下降,排氣量減少。不過,兩者的影響機理也有所不同:輪蓋密封的泄漏是使壓縮過的氣體重新回到葉輪,再進行第二級壓縮,從而主要使級的總耗功增加;級間密封的泄漏為級間竄氣,從而會使低壓級壓比增加,高壓級壓比下降。

平衡盤密封的嚴重泄漏雖然對壓縮機的性能影響不大,但對離心式壓縮機的安全運行卻關系很大。

軸封的泄漏屬于外泄漏。外泄漏是指氣體從密封處漏往機殼以外。不言而喻,嚴重的外泄漏將直接造成壓縮機排氣量的減少。

(1) 耐溫 耐高達900℃的熱蒸汽、氣體,熱、冷水,輕質燃油、潤滑劑,原油及天然氣。

(2) 耐壓 密封面及接頭處極好的粘著力可確保耐壓高達250巴(255kg/cm2),無密封環法蘭耐壓高達450巴(459 kg/cm2),螺管接頭耐壓高達550巴(561 kg/cm2)。

(3)塑性變形 塑性無限制,因此,即使在最高要求的條件下,密封膜也不會破裂。

(4)應用領域 蒸汽輪機和燃氣輪機、發電廠(核電站)、煤氣廠和水廠、煉油廠、冶煉廠、造船廠、油漆和橡膠制造、化工廠等眾多行業企業,電站(包括核電站)蒸汽機輪、燃氣機輪以及煙氣機輪的汽缸集合面你的密封,工業透平機械、設備法蘭的高溫密封及高溫熱管絲扣螺紋的密封。尤其適用于密封金屬接頭:蒸汽輪機和燃氣輪機、壓縮機、泵、外殼、法蘭接頭等。

(5)使用壽命 對于高壓渦輪機,我們保證產品能承受高達900℃、壓力高達250巴的高溫蒸汽、氣體、熱和冷水、輕質燃油、潤滑劑、礦物油及天然氣。根據應用指導使用并正常運行時,對于蒸汽輪機和燃氣輪機,我們保證在機加密封面(對接接頭)的使用壽命在10年。